HASIL DAN PEMBAHASAN
B. Analisa data
Pada analisa data ini dirangkum semua data yang diperoleh dari deskripsi data dan nantinya dianalisa berdasarkan data yang di dapatkan selama penelitian dan dibandingkan dengan data yang telah ada sebelumnya dari sumber. Adapun tahapan analisa data ini terdiri dari bagian-bagian data penlitian yang dibagi dalam bagian-bagian yaitu:
1. Nilai absorbsi dan panjang gelombang zat warna kulit manggis
Analisa data absorbsi terdapat puncak pada panjang gelombang 338.17 nm yang dapat mengabsorbsi cahaya dalam spektrum cahaya tampak. Molekul dalam keadaan dasar dapat menyerap energi sehingga berada dalam keadaan tereksitasi. Eksitasi ini yang ditimbulkan oleh absorbsi panjang gelombang. Adapun perhitungan energi yang terserap dalam sampel dapat terlihat pada Gambar 24.
Gambar 24. Perhitungan Energi gap
Berdasarkan perhitungan energi penyerapan molekul dye tersebut energi maksimum 83.67 eV dimana menandakan bahwa adanya pigmen antocyanin yang ada pada kulit manggis dapat mengabsorbsi cahaya dengan panjang gelombang 338.17 nm yang masih dalam spektrum cahaya tampak. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 3,9 4,1 3,8 3,8 3,7 3,8 4 3,8 3,7 3,7 en er gi (h v (e V) ) panjang gelombang (αhv)2eV
Pada bagian yang panjang gelombang kurang dari 338.17 nm juga terdapat beberapa puncak yang merupakan area radiasi ultraviolet dimana semua benda gelap dapat menyerap radiasi tersebut.
2. Ketebalan lapisan tipis.
Ketebalan lapisan tipis sangat berpengaruh pada karakteristik penyerapan dye sel surya. Pengukuran ketebalan lapisan tipis dengan variasi waktu deposisi pada spin coating maka diperoleh grafik pada gambar 25.
Gambar 25. Grafik hubungan lama waktu deposisi dengan ketebalan lapisan tipis
hubungan lama waktu deposisi lapisan tipis ini sangat mempengaruhi ketebalan lapisan tipis dimana pada Gambar 25. Pada waktu 2 menit ketebalan lapisan tipis mencapai 67.8 µm dan semakin tipis seiring waktu deposisi dimana pada waktu deposisi 8 menit ketebalan lapisan tipis mencapai 59.6 µm. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 58 60 62 64 66 68 70 w ak tu (m en it) ketebalan (µm)
3. Struktur mikro lapisan tipis.
Permukaan lapisan tipis ini hampir merata dengan perbesaran 5000x, 15000x, 10000x dan 15000x dapat terlihat untuk masing-masing waktu deposisi lapisan tipis pada alat spin coating. Lapisan TiO2 yang bersifat porous dan memiliki luas bidang sentuh yang besar. Hal ini sangat baik karena akan meningkatkan penyerapan dye sehingga cahaya yang teradsorpsi lebih banyak. Selain itu, ketebalan lapisan fotoelektroda merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi karakteristik dye sel surya.
Lapisan tipis tampak atas dimana dengan perbesaran yang berbeda. Permukaan lapisan tipis tampak atas dengan perbesaran 15000x dimana bentuk pori-porinya terlihat jelas dan ada bagian yang tidak merata pada lapisan tipis sedangkan dye pada lapisan tipis tidak terlihat jelas. Pada perbesaran 5000x perbesaran dapat terlihat perbandingannya, dimana pada perbesaran ini ukuran porinya terlihat kecil dan merata dan juga terlihat lapisan dye unsur kulit manggis pada perbesaran ini.
4. Sifat listrik sel surya.
Mengetahui kinerja sel surya dilakukan pengukuran karakteristik arus-tegangan (I-V) pada kondisi tersinari dengan menggunakan sumber cahaya lampu Halogen 24 watt dengan intensitas 1680 lux dan menggunakan potensio dengan tahanan 10k. Hasil hubungan arus dan ketebalan sel surya ditunjukkan pada Gambar 26, Kurva ketebalan-arus yang diperoleh menunjukkan pola yang belum cukup ideal, dimana kelengkungan kurva
masih agak landai. Hal ini diakibatkan oleh konduktivitas elektrolit yang rendah dan merupakan salah satu kendala dari elektrolit polimer.
Gambar 26. Grafik hubungan ketebalan dan arus
Berdasarkan Grafik 26. telihat bahwa hubungan ketebalan-arus yang dihasilkan bervariasi tapi masih dalam rentang µA begitu juga dengan ketebalan yang dihasilkanpun bervariasi dalam satuan µm. Arus yang tertinggi dihasilkan dari sampel 2 dengan arus 500 µA pada ketebalan 66.1 µm.
Hasil hubungan ketebalan-tegangan sel surya dapat dilihat pada Gambar 27. Berdasarkan data yang diperoleh ketebalan sel surya dengan satuan µm dan tegangan yang didapatkan pada penelitian dalam satuan mV. Garfik hasil hubungan tegangan-ketebalan sel surya ini ditunjukkan pada Gambar 27.
-100 0 100 200 300 400 500 600 58 60 62 64 66 68 70 ar us (µ A) ketebalan (µm)
Gambar 27. Gafik hubungan ketebalan dan tegangan
Dari grafik hubungan ketebalan-tegangan dapat telihat bawah pada ketebalan sampel 2 menunjukkan tegangan maksimum yaitu 213 mV pada ketebalan 66.1 µm. Jadi dari keempat sampel yang menhasilkan sifat listrik yang baik yaitu pada sampel 2 pada ketebalan 66.1 µm.
Gambar 28. Grafik hubungan arus dan tegangan
-50 0 50 100 150 200 250 58 60 62 64 66 68 70 te ga ng an (m V) ketebalan (µm) -100 0 100 200 300 400 500 600 -50 0 50 100 150 200 250 Ar us (µ A ) tegangan (mV)
Dari grafik 28. Terlihat bahwa sel surya untuk arus dan tegangan tertinggi di hasilkan dari sampel 2 dengan arus sebesar 500 µA dan tegangan sebesar 213 mV. Tegangan sel surya 130 mV, 213 mV, 15 mV dan 1.7 mV untuk setiap sampel sel surya. Nilai tegangan ini cukup signifikan untuk prototipe sel surya skala laboratorium, jika dibandingkan dengan hasil-hasil peneliti terdahulu seperti Wang et.al. [9] memperoleh nilai tegangan sebesar 540 mV. Sedangkan arus sel surya 20 µA, 500 µA, 18 µA, dan 12 µA.
C. Pembahasan
Pada bagian ini dilakukan pembahasan mengenai penelitian yang dilakukan yang terdiri dari beberapa tahapan yaitu:
Ketika cahaya polikromatis mengenai suatu zat, maka cahaya dengan panjang gelombang tertentu saja yang akan diserap. Didalam suatu molekul yang memegang peranan penting adalah elektron valensi dari setiap atom yang ada sehingga terbentuk suatu molekul dapat berpindah, berputar (rotasi) dan bergetar (vibrasi) jika dikenai suatu energi.
Pada saat zat menyerap cahaya tampak dan UV maka akan terjadi perpindahan elektron dari keadaan dasar menuju keadaan tereksitasi. Perpindahan elektron ini disebut transisi elektronik. Apabila cahaya yang diserap adalah cahaya inframerah maka elektron yang ada dalam atom atau elektron ikatan pada suatu molekul dapat bergetar (vibrasi). Padahal gerakan berputar energi hanya terjadi pada gelombang energi yang rendah pada gelombang radio.
Pada penelitian ini sebelum membuat sel surya berbahan organik, hal pertama yang dilakukan adalah membuat larutan dye dari ekstrak kulit manggis yang dapat menyerap dan meneruskan spektrum cahaya tampak. Kedua membuat lapisan semikonduktor TiO2 dibuat dengan metoda spin coating dengan variasi waktu dan kecepatan yang sama yaitu 1500 rpm. Elektroda pembanding terdiri dari kaca konduktif transparan dan lapisan karbon. Larutan elektrolit yang digunakan larutan garam Kalium Iodida (KI). Kaca transparan disini digunakan agar bisa menembus atau menyerap cahaya sehingga foton dari sumber diserap oleh dye.
Karakterisasi zat warna dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis untuk mengetahui panjang gelombang yang dapat ditangkap larutan dye. Spektrum absorbsi yang terukur pada panjang gelombang 338.17 nm menandakan pigmen antocyanin yang ada pada kulit manggis dapat mengabsorbsi cahaya dengan panjang gelombang 338.17 nm yang masih dalam spekrum cahaya tampak.
Ketebalan lapisan TiO2 akan meningkatkan jumlah dye yang dapat terserap. Besarnya kontak antara dye dengan cahaya yang datang akan meningkatkan arus foton yang dihasilkan sehingga performa sel juga meningkat, disebabkan karna pengaruh gaya sentripetal pada saat penumbuhan lapisan tipis dimana kita memakai variasi waktu dan kecepatan pada sampel.
Ketebalan pada masing-masing sampel dengan variasi waktu penempelan lapisan tipis pada pemakaian alat spin coating dan kecepatan tertentu. Dengan tabel 2. Tersebut kita dapat menarik kesimpulan bahwa semakin lama variasi
waktu yang dipakai membuat lapisan tipis akan semakin menipis. Hal ini dapat terlihat pada grafik 25. hubungan waktu dan ketebalan lapisan tipis. Hubungan ketebalan dan variasi waktu berbanding terbalik, dimana semakin lama waktu yang divariasikan maka semakin tipis lapisan tipis yang diperoleh. Hubungan ini sesuai dengan prinsip gaya sentripetal pada penumbuhan lapisan tipis, dimana gaya sentri petal yaitu benda bergerak melingkar maka benda akan mengalami gaya yang arahnya menuju ke pusat lingkaran. Reaksi dari gaya ini akan menyebabkan gel yang dideposisikan pada substrat akan tersebar ke seluruh permukaan subtrat dan membentuk lapisan tipis. Semakin lama variasi waktunya semakin tipis penumbuhan lapisan tipis tersebut.
Arus keluaran sel surya (disebut juga arus foto) masih sangat rendah yaitu dalam orde mikroAmper (µA). Arus untuk masing-masing sampel sebesar 20 µA , 500 µA ,18 µA dan 12 µA. Kecilnya arus keluaran yang dihasilkan disebabkan oleh resistansi lapisan elektroda semikonduktor TiO2 dan elektrolit polimer yang sangat besar, dari hasil pengukuran diketahui nilai resistansi lapisan TiO2 dalam orde megaOhm (MΩ). Dengan nilai resistansi yang sangat besar ini mengakibatkan elektron yang diinjeksi dari dye mengalami hambatan yang sangat besar di dalam lapisan TiO2 sehingga jumlah elektron yang mengalir ke rangkaian luar menjadi kecil, akibatnya arus yang dihasilkan juga kecil. Penyebab lainnya dapat diakibatkan oleh belum optimalnya fungsi dye dalam pembangkitan dan injeksi elektron ke lapisan elektroda TiO2. Nilai arus yang didapat jika dibandingkan dengan (maddu, 2007) kol merah sebagai dyenya dimana ISCsebesar 5.6 μA, dan 7.2 μA sedangkan Imaks didapatkannya
3.7 μA dan 5 μA. Dapat disimpulkan dari keempat sampel yang dibuat sampel yang menghasilkan arus yang bagus terdapat pada sampel 1, 2 dan 3. Sedangkan sampel 4 memiliki arus yang jauh lebih kecil dari yang didapatkan oleh maddu,2007.
Tegangan yang didapatkan 130 mV, 213 mV, 15 mV dan 1.7 mV. Tegangan yang didapatkan jika dibandingkan dengan (maddu,2007) kol merah sebagai dye-sensitizer jauh kecil, dimana 500 mV dan 510 mV dan Vmax 362 mV dan 358 mV.
Hasil dari arus dan tegangan untuk masing-masing sel masih sangat rendah dibandingkan dengan hasil-hasil yang diperoleh oleh peneliti-peneliti terdahulu. Untuk sistem sel surya tersensitisasi dye alami telah dicapai oleh Zhang, et.al.. Rendahnya nilai konversi terutama akibat rendahnya arus yang dihasilkan, salah satunya akibat resitansi sistem sel surya yang terdiri dari lapisan elektroda semikonduktor TiO2 dan elektrolit polimer yang sangat besar. Untuk mengurangi resistansi sel surya dapat dilakukan dengan mengurangi ketebalan atau modifikasi lapisan elektroda TiO2.
BAB V PENUTUP A. Kesimpulan
1. Grafik UV-Vis terdapat puncak pada panjang gelombang 338.17 nm menandakan bahwa pigmen antocyanin yang ada pada kulit manggis dapat mengabsorbi cahaya dengan panjang gelombang 338.17 nm yang masih dalam spektrum cahaya tampak.
2. Ketebalan lapisan TiO2 akan meningkatkan jumlah dye yang dapat terserap. Besarnya kontak antara dye dengan cahaya yang datang akan meningkatkan arus foton yang dihasilkan sehingga performa sel juga meningkat. Ketebalan sel surya dengan bentuk karakterisasi SEM berkisaran (a) 67.8 µm (b) 66.1 µm (c) 63.0 µm dan (d) 59.6 µm. 3. Berdasarkan pengukuran nilai arus terbesar diperoleh 500 µA dan
tegangan yang didapat 213 mV untuk sampel dengan ketebalan 66.1 µm.
B. Saran
Berdasarkan hasil penelitian dan pengalaman peneliti, maka peneliti menyarankan untuk:
1. Dalam pembuatan sel surya tersensitasi sebaiknya menggunakan dye yang mengandung getah alami, karna beberapa percobaan membuat dengan dye yang tidak mengandung getah menyebabkan lapisan tipis menjadi rontok. Sehingga mempersulit dalam pengambilan data.
2. Meneliti lebih lanjut sebaiknya dapat mengetahui penyebab kerontokan lapisan tipis yang dipengaruhi oleh dye yang tidak mengandung getah.